基于边缘检测法的碎片复原技术大学生数学建模竞赛专业论文.docVIP

基于边缘检测法的碎片复原技术 摘 要 当今碎纸机已经成为办公室不可或缺的一部分，但碎纸片的拼接在司法物证复原、历史文献修复以及军事情报获取等领域都有着重要的应用，本文针对碎纸片建立复原模型，对碎纸片的复原进行研究。 针对问题一：运用边缘检测法中边缘特征值相似度越高匹配程度越好的原理建立模型一，以左右边缘特征值为出发点，运用软件编程，得到附件1图片的复原排序为:008，014，012，015，003，010，002，016，001，004，005，009，013，018，011，007，017，000，006；附件2图片的复原排序为：003，006，002，007，005，018，011，000，005，001，009， 013，010，008，012，014，017，016，004。 针对问题二：在模型一的基础上，运用平面图片的四维方向性建立模型二，以上下左右四个方向的边缘特征值为出发点，运用软件编辑循环程序，对附件3的图片碎片进行循环比较匹配，得到除143、038、018、074、176、043等6张独立的图像外的附件3的大部分复原排序，结合人工的干预可以得到附件3的复原排序；对附件4得到除150、057、132、206、009、177等6张独立的图像外的附件4的大部分复原排序，结合人工干预得到附件4的复原排序。 针对问题三：在模型一和模型二的基础上，运用无有效重叠区域图像拼接的原理建立模型三，并运用软件编程的方法，得出095a，095b，156a，156b，028a，028b，022a，022b，087a，087b ，105a，105b为孤立的图片，因为每张图片都是a面和b面对应的，所以孤立图片也是一一对应的，经过人工干预可以得到附件5中图片正、负两面的排序。 本文对碎片复原进行了研究，该项技术对大多数企业、机关院校和军队会出于必威体育官网网址的需要，使用碎纸机对重要文件、单据以及材料进行销毁，而事实上，在许多情况下，需要将已经破碎的文档重新恢复起到重要的作用。 关键词：边缘检测法 四维方向性 无有效重叠区域图像拼接 1．问题的重述 当今碎纸机已经成为办公室不可或缺的一部分。大多数企业、机关院校和军队会出于必威体育官网网址的需要，使用碎纸机对重要文件、单据以及材料进行销毁。而事实上，在许多情况下，需要将已经破碎的文档重新恢复。然而，面对大量、细小、破碎的纸片，如果进行人工辨识和拼接的话，那将意味着海量枯燥的工作和漫长无期的时间，而且，通常结果并不能让人满意。计算机具有快速处理大量数据的能力，而通过计算机算法对破碎的文档进行恢复的研究较少。破碎文件的拼接在司法物证复原、历史文献修复以及军事情报获取等领域都有着重要的应用。传统上，拼接复原工作需由人工完成，准确率较高，但效率很低。特别是当碎片数量巨大，人工拼接很难在短时间内完成任务。随着计算机技术的发展，人们试图开发碎纸片的自动拼接技术，以提高拼接复原效率。请讨论以下问题： 1. 对于给定的来自同一页印刷文字文件的碎纸机破碎纸片（仅纵切），建立碎纸片拼接复原模型和算法，并针对附件1、附件2给出的中、英文各一页文件的碎片数据进行拼接复原。如果复原过程需要人工干预，请写出干预方式及干预的时间节点。复原结果以图片形式及表格形式表达。 2. 对于碎纸机既纵切又横切的情形，请设计碎纸片拼接复原模型和算法，并针对附件3、附件4给出的中、英文各一页文件的碎片数据进行拼接复原。如果复原过程需要人工干预，请写出干预方式及干预的时间节点。复原结果表达要求同上。 3. 上述所给碎片数据均为单面打印文件，从现实情形出发，还可能有双面打印文件的碎纸片拼接复原问题需要解决。附件5给出的是一页英文印刷文字双面打印文件的碎片数据。请尝试设计相应的碎纸片拼接复原模型与算法，并就附件5的碎片数据给出拼接复原结果，结果表达要求同上。 2．问题的分析 碎纸片的拼接在司法物证复原、历史文献修复以及军事情报获取等领域都有着重要的应用。传统上，拼接复原工作需由人工完成，准确率较高，但效率很低。特别是当碎片数量巨大，人工拼接很难在短时间内完成任务。所以我们希望能用电脑完成这一海量枯燥的工作并同时减少漫长无期的时间花费。 首先，我们将碎片由图片转为灰度图像并进一步转化为二值图像即白色像素点用1表示，黑色像素点用0表示，以将其简化用于中的计算。 针对问题一，我们考虑到无论是汉字还是英文字母在每个碎片之间存在其笔画的连续性，根据导入图片后形成的像素矩阵中左右两端像素点的相似度，相似度最大的两张碎片来为相邻的两幅碎片。同时，位于首尾的两张碎片存在其特殊性，即位于首位的碎片的最左端和位于末位的碎片的最右端应是权威白色，即像素点全为1.。所以以像素点的列向量和为1980为标准来确定出